JP2012229491A - 障壁支持体上に配置されたパネルの吹付け処理 - Google Patents

障壁支持体上に配置されたパネルの吹付け処理 Download PDF

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Abstract

【課題】走行するパネル端部近傍で均一な蒸着方法を提供する。
【解決手段】少なくとも1つの支持体2上に配置された、少なくとも1つのパネル1の表面を処理する方法に関し、ガス、液体または微粉固体材料を吹き付けることにあり、この場合、上記支持体はパネル端部を超えて突き出し、吹付け材料の障壁として作用する。吹付け材料は、パネルに平行で、パネルの全端部の近傍で外側の方向に付勢される。このようにして、エッジ効果は打ち消され、この処理によって、パネル中心における効果と同一効果を端部に沿って生成する。この処理はさらに、例えば、SnO:FなどのCVD蒸着の形態を取ることもできる。
【選択図】図1

Description

本発明は、エッジ効果を大幅に低減する液体、微粉固体、またはガス材料を吹き付けることにより、パネル表面を処理するプロセスに関する。さらに詳細には、本発明は、例えば高温蒸着または低温蒸着(特にプラズマ強化蒸着)、特に膜の少なくとも1つの先駆物質が吹き付けられる熱分解蒸着などの、薄膜の蒸着に利用できる。この先駆物質は、ガス、液体または微粉固体である。本発明は第1に、CVD(化学蒸着)に関し、詳細にはSnO、特にフッ素をドープしたSnO(F:SnO)のCVD蒸着に適する。
本発明は、パネル表面がガス、液体または微粉固体材料を吹き付けることにより処理されるときに直面する、エッジ効果の問題に対する解決策を提供する。この理由は、このような処理は端部に沿って必ずしも均一でないことは明らかであり、これがパネルの主表面内側と比較してパネル端部近くに大きな差を有する、パネル特性を生じるからである。本発明では、処理されるパネルより大きい少なくとも1つの支持体上にパネルを置き、パネル端部に材料を吹き付ける処理をパネルの主表面の内側と同様に実施することにより、この問題を解決する。支持体はいわばパネルを延長し、これにより端部および中心部における処理条件を、ほぼ同一または少なくともより類似にする。本発明のこの効果は、支持体が吹付け材料に対して障壁として作用することにより達成される。支持体はパネル自体と同様に障壁として作用し、また支持体が無限長さであるかのようにパネルを延長する。
フラットガラスの連続リボン上に、通常はフロートガラスプラントによりガラスが製造された直後にCVD蒸着を実施することが知られている。蒸着は、リボンがまだ切断されておらず、ローラベッドに沿って走行している間に実施される。ガラスリボンが種々のプレートに切断された後、得られる薄膜は、コーナー近傍および端部を含めて外観および厚みがきわめて均一であることが、一般に分かっている。CVD蒸着後にリボンの長手方向帯が切断されるため、端部に沿った不均一性が問題を発生することはない。この理由は、これら端部はいずれにせよ、切断により除去されるからである。一般に、ガラスはローラベッド上を走行している間に連続的に切断されることが想起されるであろう。ローラ上を走行するためのシステムは、ガラスシートを搬送するのに、ガラス産業で広く使用されるシステムである。
以下の説明においては、用語の「パネル」は、平行な2つの主面と、主面の長さおよび幅より小さい寸法の端部とを有する物体を指し、主面は限定された長さおよび限定された幅を有する。したがって、フロートガラスプラントから出る連続ガラスリボンは、その長さが不定であるために、パネルではない。連続リボンを切断することで得られるガラスシートは、パネルである。パネルは、例えば1mmから10mmの範囲の厚みを有してよい。パネルは、それの主面に平行な全方向において、10cmより大きいか、または20cmよりさらに大きい寸法であってもよい。パネルの寸法は一般に、それの主面に平行な全方向において、最大150cmである。
連続リボン上のCVD蒸着は、知られている技術である。ただし、既に切断されているガラスシートなどの一定寸法を有するシート(またはパネル)上にCVD蒸着を実施することが、さらに望ましい。この要求は特に、以下の例において発生する。
・ 製造工程から出る連続ガラスリボン上に、直接CVD蒸着プラントを据え付ける空間のない場合、
・ パネル面のそれぞれ上にCVD蒸着コーティングを有するパネルを作製することが望まれるとき、パネルの一方の面上の蒸着を連続的に実施後、リボンがパネルに切断され、次に他方の面上に「再処理として」CVD蒸着を実施する場合、
・ 別の何らかの理由により、パネル上に「再処理として」蒸着を実施することを望む場合。
しかしながら、本出願者は、ローラに沿って走行しているパネル上にCVD蒸着を実行する方法では、蒸着コーティングがパネル端部の近傍で均一にならないことを見出した。パネルの寸法が有限であるため、端部近くのガスの流れが、ガスがパネル間およびローラ間の両方を通過できることにより乱される。基板表面のこの不連続性は、一方ではパネル表面の主部分、他方ではパネルの端部との間の蒸着条件の差を生じさせる。この不均一性は裸眼で見える色の不均一性および厚みの不均一性により発現する。本出願者は、端部における正しい蒸着条件は、CVDガスに対する障壁として作用する支持体上に、詳細には、実質的にガス不透過性支持体上に、コーティングされたパネルを配置することにより、回復することを見出した。支持体はパネルの寸法より大きな寸法(幅および長さ)を有し、パネル近傍のガスを一定距離(好ましくは、最低4cm)にわたりパネルに平行に連続して通過させる必要がある。この問題は、液体、微粉固体またはガス材料を吹き付けることによるCVD蒸着の場合において説明すると、あらゆるパネル処理に対して一般化できる。
したがって、本発明は第1に、ガス、液体または微粉固体材料を吹き付けることにより、少なくとも1つの支持体上に置かれた少なくとも1つのパネル表面を処理するプロセスに関するものであり、上記支持体はパネルを超えて突き出し、吹付け材料に対する障壁として作用する。この方法においては、処理は、処理される主表面全体にわたり実質的に同一、すなわち端部に沿っておよび上記パネルの主面の内部のより大きい領域内で同一である。本発明によれば、吹付け材料は、上記パネルの外側(すなわち、詳細には図1における領域d1)を含む上記パネルの端部のすべての近傍で、パネルに平行な方向になるように付勢される。詳細には、材料はパネルにほぼ直交する方向に吹き付けられ、支持体は吹付け材料を、パネル端部の近傍で上記パネルに平行な方向になるように付勢する。一般に、材料は処理されるパネルの反対側に置かれた、少なくとも1つのノズルにより吹き付けられる。一般に、ノズルは水平位置にあるパネル上に、材料を下方に向かって垂直に吹き付ける。通常、キャリヤガスは吹付け材料を搬送する。
処理は詳細には、気相から化学反応により薄膜を蒸着するプロセスなどの、蒸着チャンバ内での薄膜熱分解蒸着プロセス(熱分解膜を形成する)である。したがって、本発明は第1に、蒸着チャンバ内で、ガスに対する障壁として作用する支持体の上に置かれたパネル上に、気相から化学反応により薄膜を蒸着するプロセスであり、上記ガスは、パネル端部の近傍で上記パネルに平行な方向になるように付勢される。
詳細には、支持体はパネルの全側面(すなわちパネルの横断方向および長手方向側面)を超えて、水平方向に突き出ている。
吹付け材料は、異なる物理特性を有する少なくとも2つの成分(すなわち微粉固体、液体またはガス)の混合物であってもよい。実際には、微粉固体または吹付け液体の場合には、キャリヤガス(不活性ガスと予測される)を用いて、濃縮された材料を搬送するのが一般的なやり方である。
吹付け材料の特性が何であれ、支持体はガスに対して不透過性である。支持体はガスに対してわずかに透過性であってもよいが、それの障壁機能として作用するのに十分な不透過性を有する必要がある(十分に密なメッシュを有する織物の場合)。支持体の障壁機能では、特に吹付け材料がガスの場合、好ましくは、支持体はガスに圧力降下を発生させることにより、ガスに対する支持体の単一圧力降下係数が60を超えるようにする。この特定の事例は、支持体が完全なガス不透過性である場合に適合する。
支持体は、例えば完全なガス不透過性プレートであってもよく、このプレートは例えば、ガラスまたは耐熱金属またはセラミック、あるいは処理条件、特にCVD蒸着条件に耐える任意の他の材料で生成できる。このプレートはパネルより大きな寸法を有し、パネルはプレート上に、プレートがパネルの全側面を十分に超えて突き出るように配置される。プレートはパネルの各端部(図4の距離d1およびd3)を、少なくとも4cm、好ましくは少なくとも5cm超えて突き出る。各パネルをプレート上に置き、プレートをコンベヤローラ上に置くことにより、(例えば、CVD蒸着ステーションを通して)次々に走行する複数のパネル上で連続処理を実施できる。好ましくは、プレートは、材料(詳細には、図3のガス7)を放出するノズルと上記材料の主吸引出口(図3の8)との間の距離の、少なくとも50%、さらに好ましくは少なくとも95%に等しい距離(図4の距離d3)まで、プレートの横断方向端を超えて突き出る。一般に、プレートは、プレートの横断方向端を少なくとも20cmおよびさらには少なくとも50cmまで超えて、詳細には20cmから120cmまで突き出る(図4の距離d3)。実際に、連続するプレートの場合には、プレートの横断方向端が十分に隣接するかまたは重なる場合、プレートの各横断方向端は、プレートが搬送しているパネルを超えて突き出る長さは短くなり、不可決な点は、パネル端の近傍において、材料(詳細には、ガス)が上述のように障壁に接触することである。この特定の事例においては、パネルは他の近接プレートに対する障壁として作用する。好ましくは、必要な障壁は、材料を放出するノズルと材料の主吸引出口との間の距離の、少なくとも50%、さらに好ましくは少なくとも95%の距離まで、および一般には、少なくとも20cmおよびさらには少なくとも50cm、詳細には20cmから120cmまで、パネルの横断方向端を超えて突き出ている。一般に、パネルは平板である。
支持体はコンベヤベルトであってもよい。プレートの場合と同様に、ベルトはパネルの各側面を、少なくとも4cmおよび好ましくは少なくとも5cm(図1における距離d1)超えて、十分に突き出る。ベルトは、吹付け材料がガスであるときは特にガスに対して障壁として作用するように、十分に不透過性である。実際には、ベルトは、完全にガス不透過性でありながら柔軟性がある(ループの形状で連続的に走行する必要があるため)ことと、かつCVD蒸着条件(高温およびガスの化学特性による)に耐えることとの、両方を満たすベルトを生成することは困難である。このようなベルトは耐熱性繊維の織物、詳細には、ガラス繊維と非酸化耐熱性金属繊維の混合繊維を含む織物から生成できる。この織物は、必要に応じて、ガスに対する障壁として作用するために十分に密なメッシュを有する。吹付け材料がガスである場合、好ましくは、この織物は60より大きいガスに対する単一圧力降下係数を有する。適切な織物として、Elitより販売されている織物2002 V4A G1が挙げられる。この織物は約140の単一圧力降下係数を有する。単一圧力降下係数ξは無次元数であり、空気による(例えば、温度20℃および大気圧において)圧力降下を測定し、以下の式を用いてξを算出することにより決定できる。
Figure 2012229491
ここでΔPは測定された圧力降下であり、ρairは空気の密度、vは空気の速度である。
ベルトは例えば、4m/分から30m/分の速度で走行する。
コンベアベルトは特に、本発明による連続プロセスに適し、多数のパネルがベルト上に置かれ、上記ベルトは処理チャンバ、詳細には蒸着チャンバを通過するループを形成する。
熱分解蒸着の場合においては、蒸着チャンバの外部およびチャンバ内に戻る前に、蒸着チャンバ内に放出される化合物および含浸剤の量を低減させるために、好ましくはベルトが加熱される。この加熱はこれら化合物(熱分解反応における反応物質残留物)の蒸発および/または反応を生じさせる。このようにして、含浸されたベルトは、蒸着チャンバに戻るとき、パネルのその面上に制御されない(および望ましくない)マークを残し、ベルトがそのマークに接触することを防止される。
本出願においては、用語「横断方向」は、連続処理(特に蒸着)プロセスに関連しては、コーティングされるパネルの走行方向に垂直の方向を表す。
連続熱分解蒸着プラントについては、支持体上に置かれるコーティングされるパネルは、吹付け材料(コーティングの先駆物質)を放出する装置の下を走行する。この装置は一般に、材料を放出する横断方向スリット(パネルの走行方向に垂直の方向)の形状の少なくとも1つのノズルを備え、上記スリットはパネルの横断方向幅と少なくとも同一である。好ましくは、スリットはパネルの各側面を、少なくとも4cmおよび好ましくは少なくとも5cm(図1における距離d2)超えて、突き出る。材料を放出する装置はさらに、走行方向に対して下流側または上流側、あるいはその両方側に、上記材料の1つ以上の吸引スロットを備えることができる。
本出願は詳細には、SnOのCVD蒸着、特にフッ素(F)をドープしたSnOのCVD蒸着に関する。このような蒸着については、CVDガスとして、例えばモノブチル錫トリクロライド(MBTC1と称される)と、トリフルオロ酢酸(TFAと称される)および水と、さらに例えば空気または窒素あるいは空気/酸素混合ガスであってもよいキャリヤガスとの、混合物を使用することができる。
蒸着されたF:SnO層は一般に、通常0.5%から2%のF(原子の総数に対するフッ素原子の百分率)を含む。これら膜は一般に、50nmから700nmの範囲、より一般的には100nmから600nmの範囲の厚みを有する。膜の厚みおよびそれら膜の厚みの均一性は、詳細には、反射率法または偏光解析法を用いて測定される。
処置または実際の蒸着チャンバ内においては、吹付け材料の流れは一般に層流である。また、吹付け材料の流れは層流と乱流との間であってもよいが、乱流であることを排除しない。一般に、処理チャンバはほぼ大気圧である。チャンバ内部をわずかな負圧にして、有毒生成物がチャンバから漏れるのを防止できる。
処理チャンバに入る前に、好ましくは、基板を洗浄して表面のほこりおよび他の不純物を除去し、好ましくは、予熱することにより、基板温度をより均一にする。F:SnOCVDシステムの場合においては、基板は550℃から700℃に予熱され、CVDガスは一般に、150℃から250℃に、詳細には170℃から210℃に予熱される。蒸着そのものの継続時間は、一般に2秒から15秒である。こうして生成されるF:SnO膜は、多結晶質である。
熱分解蒸着後、コーティングされた基板は、低速または高速で冷却されるか、さらに場合により急速冷却される。
F:SnO膜の場合には、コーティングされた基板はプラズマスクリーンの前面として作用するように意図され、またF:SnO膜は導電体として作用するように意図されてよく、スクリーンに対して上記前面の内側に置かれる。この事例においては、有利には、基板として、例えばSaint−Gobain Glass Franceにより販売されているCS77(585℃ひずみ特性)などの大きいひずみ特性を有するガラスを用いる。この場合には、CVD蒸着後、ガラスは低速で、詳細には50℃/分から150℃/分で冷却される。
本発明によればさらに、以下に記載する用途については、例えばSaint−Gobain Glass Franceにより販売されている、ブランド名PLANILUXなどのシリカ−ソーダ−ライムタイプの従来のガラス上に、CVDコーティング、詳細にはF:SnOコーティングを生成できる。
a)加熱ガラス:本発明による導電膜(特に、F:SnOから生成される)は、抵抗加熱により加熱される。
b)低放射率ガラス:低放射率の膜(例えば、F:SnOから生成される)は、片面または各面に蒸着される。このようにしてコーティングされたガラス板はオーブンのドアに使用でき、この膜(特に、熱分解の間に使用される高温によって、オーブンを熱分解クリーニングすることが要求される)は、オーブンの加熱中のドア温度を下げる。実際には、ガラスの各側の上に膜を生成するために、フラットガラス生成プラント(特に、フロートガラス類の)後に直接生成でき、次に連続リボンを切断してパネルを形成し、その後、再加工として、本発明による膜を他方の面上に生成する。
c)フラットランプ用ガラス:本発明による導電膜(特に、F:SnOから生成される)は、電極として機能する。
d)光電池用ガラス:本発明による導電膜(特に、F:SnOから生成される)は、電極として機能する。
上に記載した用途a)からd)については一般に、強化基板または硬化基板が望ましい。したがって、この場合には、CVD蒸着後に焼入または硬化方式の高速冷却が実行される。
本発明はF:SnO膜の生成だけに限定されるものでなく、同一原理を利用して、特にガラス基板上に以下の均一膜を生成できる。
・ 特に導電膜を必要とする用途に対しては、一般にITOと呼ばれる酸化錫インジウムの膜。
・ 一般にSiOCで表されるシリコンオキシカーバイドの膜。
・ 酸化クロムの膜。
・ 特にセルフクリーニング膜を生成するための、酸化チタンTiOの膜。
本発明はさらに、LCD(液晶ディスプレイ)またはTFT(薄膜トランジスタ)スクリーンを生成するための、導電膜(特にF:SnOから生成される)の生成を可能にする。
本発明により、詳細には、ガラスシートおよび少なくとも1つのCVD膜(特にF:SnOから生成される)を有するパネルの生成が可能になり、上記シートはそれの主面に平行な全方向において、少なくとも10cm、または少なくとも20cmもの寸法を有する。また上記シートは、それの主面の少なくとも一方と、それの端部のすべてとを、少なくとも1つのCVD膜でコーティングされる。この理由は、コーティングされない端部を得る必要があるフロートリボン(CVDコーティング後に、このリボンからパネルが切断される)上の連続蒸着プロセスと異なり、本発明によるプロセスは、パネル全体の周辺部をコーティングされた端部を有するパネルを得るためである。
さらに、詳細には、本発明によるプロセスは、両方の主面をコーティングする必要がある基板(特にガラス基板)の少なくとも1つの膜を蒸着するのに有効である。この理由は、両方の主面をコーティングする必要があるガラス基板の場合には、プロセスは以下のように実行されるためである。
・ 第1コーティングは、ガラスを金属バス(フロートバス)に浸漬することによりフラットガラスを形成するプラント内か、またはガラスが上記プラントを出た直後のいずれかに、ガラスリボンの第1主面上に連続的に直接蒸着される。
・ リボンはガラス焼きなまし炉内に入れられる。
・ リボンは長手方向および横断方向に切断されて、パネルを形成する。
・ 第2主面は本発明に従ってコーティングされる。
・ 随意に、熱強化作業が実施される。
主面の両方をコーティングされるこのようなガラスパネル(特にFドープされたSnO)は、可視の良好な光透過を示す一方で、赤外線を強く反射するパネルとして特に有効である。この種のパネルは、ユーザが接触して大きなやけどを負う危険なく内部が見えることが望ましい、オーブンドアを形成するのに適する(例えば、仏国特許第2726633号明細書または英国特許第1524650号明細書に記載されているドア)。
支持体上に配置されたパネルと、上記パネルの主面の一方の上にCVDガスを放出するノズルとを示す図である。 比較の目的で、本出願に含まれない実施形態を示す図である。 本発明による連続プロセスを示す図である。 本発明による連続プロセスを示す図である。
図1は、支持体2上に配置されたパネル1と、上記パネルの主面の一方の上にCVDガスを放出する(矢印)ノズル3とを示す。パネルは図に示す方向に走行する。支持体は、パネルの全側面(すなわち、走行方向に平行な側面および走行方向に垂直な側面)を超えて、水平方向に距離d1(少なくとも4cm)だけ突き出る。ノズルは、パネルの各側面を超えて水平方向に距離d2だけ突き出ている。パネルの各側部の矢印は、支持体がパネル近傍のガスを、横断方向に水平に外側に向けて押し出すことを示す。
図2は、比較の目的で、本出願に含まれない実施形態を示す。この図では、パネル1はローラ4のベッドに沿って、矢印で示すCVDガスを放出するノズル(図示せず)の下を走行する。ガスはパネルの直ぐ近くを垂直方向に流れることが可能であり、ローラ間を通過することが分かる。
図3は本発明による連続プロセスを示しており、複数のパネル1が、それらパネルを上に置き、かつCVDチャンバ6を通過して矢印Sの方向に走行するベルト5により搬送される。スリットの形状のノズル7(スリットの方向は横断方向であり、したがって図ではそれを示す)はCVDガスを放出し、その後、放出されたガスは、出口8(主吸引)および9(主吸引より弱い、第2の吸引)を通して吸引される。ベルトはローラ10により駆動される。ベルトはチャンバを通過して走行するループを形成し、すなわちチャンバに入り、そこを通過して、そこから出た後、入口に戻る。ヒータ11はベルトを加熱することにより、チャンバから出る、ベルトを汚染する化合物の量を低減させる。方向変更制御システム12はベルトのあらゆる横断方向移動を生成する。ベルト張力は13で調節される。
図4は本発明による連続プロセスを示しており、複数のパネル1のそれぞれは、CVDチャンバ(この図では示していない)を通過して矢印Sの方向に駆動される、プレート14上に位置する。プレート自体はコンベヤローラ15により駆動される。プレートはパネルの横断方向端を超えて距離d3だけ突き出ており、またパネルの長手方向端を超えて距離d1だけ突き出ている。距離d1およびd3の両方は少なくとも4cmに等しい。

Claims (19)

  1. ガス、液体または微粉固体材料を吹き付けることにより、少なくとも1つの支持体(2)上に置かれた少なくとも1つのパネル(1)の主面全体を処理するプロセスであって、前記支持体はパネルを超えて突き出し、吹付け材料に対する障壁として作用する、プロセス。
  2. 吹付け材料は、前記パネル(1)に近接して平行方向に、かつ前記パネルの全端部の外側方向に向くように付勢されることを特徴とする、請求項1に記載のプロセス。
  3. 材料は、パネルにほぼ直交する方向に吹き付けられ、支持体は吹付け材料を、パネル端部に近接し、かつパネルに平行な方向になるように付勢することを特徴とする、請求項1または2に記載のプロセス。
  4. 処理は、蒸着チャンバ(6)内での薄膜熱分解蒸着プロセスであることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載のプロセス。
  5. 処理は、気相からの化学反応により薄膜を蒸着するプロセスであることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のプロセス。
  6. 支持体は、パネル(1)の全側面を超えて水平方向に突き出ていることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載のプロセス。
  7. 支持体は、パネルを搬送し、横断方向スリットの形状の少なくとも1つのノズル(3)の下を走行させ、前記ノズルは、吹付け材料を放出し、前記パネルの幅よりも横断方向に広いことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のプロセス。
  8. ノズル(3)は、パネルの各側面を超えて水平方向に少なくとも4cm突き出ていることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載のプロセス。
  9. 支持体は、パネルの全側面を超えて水平方向に少なくとも4cm突き出ていることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載のプロセス。
  10. 支持体は走行ベルト(5)であることを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載のプロセス。
  11. 支持体は、60より大きい単一圧力降下係数をガスに与えることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載のプロセス。
  12. プロセスは連続的であり、複数のパネルがベルト(5)上に配置され、前記ベルトは蒸着チャンバを通り走行するループを形成することを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載のプロセス。
  13. 蒸着チャンバの外側で、ベルトがチャンバに戻る前に、ベルトを加熱することにより、蒸着チャンバ(6)内に放出される化合物および含浸剤の量を低減させることを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載のプロセス。
  14. パネルは平板であることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載のプロセス。
  15. パネルはガラスシートを含むことを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載のプロセス。
  16. 主面に平行な全方向に少なくとも10cmのガラスシートを含むパネルであって、前記シートは、それの主面の少なくとも1つと端部のすべてとを、少なくとも1つの薄膜でコーティングされている、パネル。
  17. ガラスシートは、それの主面に平行な全方向に少なくとも20cmの寸法を有することを特徴とする、請求項16に記載のパネル。
  18. 層はF:SnOから生成されていることを特徴とする、請求項16または17に記載のパネル。
  19. 請求項16から18のいずれか一項に記載のパネルの、プラズマ、LCDまたはTFTスクリーン、オーブンドア、フラットランプ、光電池の製造における使用。
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